專利名稱：無位置傳感器直流無刷汽車電動(dòng)燃油泵控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于汽車電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及汽車用無位置傳感器直流無刷電動(dòng)燃油泵控制器。
背景技術(shù)：
電動(dòng)燃油泵是汽車燃油供給系統(tǒng)重要的組成部分，它的作用是把燃油從油箱內(nèi)泵出，并通過噴油器供給發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸。電動(dòng)燃油泵質(zhì)量的好壞，直接影響到整車的性能。一直以來，電動(dòng)燃油泵用有刷直流電機(jī)來作為其動(dòng)力裝置，雖然有刷直流電動(dòng)機(jī)具有運(yùn)行效率高和調(diào)速性能好等優(yōu)點(diǎn)，但是由于采用電刷-換向器結(jié)構(gòu)，以機(jī)械方式進(jìn)行換向，就不可避免地存在噪聲、火花、無線電干擾以及壽命短等致命弱點(diǎn)，再加上制造成本高、維修困難等缺點(diǎn)，大大限制了它的應(yīng)用范圍。本新型電動(dòng)燃油泵采用無位置傳感器的直流無刷電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子為永磁體結(jié)構(gòu)。采用該類結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)首先直流無刷電動(dòng)機(jī)使用電子換向裝置代替了有刷直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械換向裝置，在完全保留了普通直流電動(dòng)機(jī)的良好調(diào)速性能的基礎(chǔ)上，無電刷磨損，可靠性高，運(yùn)行壽命大大延長(zhǎng)，無機(jī)械換向火花及由此產(chǎn)生的電磁噪聲與干擾，大大降低維護(hù)成本，而且不需電勵(lì)磁，效率相對(duì)較高，因此這類電動(dòng)機(jī)用作汽車電動(dòng)燃油泵時(shí)，較有刷直流電機(jī)具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)；其次，對(duì)于某些采用代用燃料的汽車(甲醇汽油)，代用燃料嚴(yán)重腐蝕碳刷，大大縮短有刷燃油泵的壽命，客觀上要求采用無刷結(jié)構(gòu)；再次，無刷燃油泵相對(duì)有刷油泵節(jié)能，在相同出口參數(shù)條件下，無刷燃油泵的耗能更低；由于采用無刷結(jié)構(gòu)，因而避免了碳刷摩擦產(chǎn)生的碳粉對(duì)燃油的污染；最后，霍爾傳感器屬于易損件，采用無霍爾形式，油泵的可靠性高，不需要維護(hù)。針對(duì)如上所述新型無位置傳感器的直流無刷電動(dòng)燃油泵設(shè)計(jì)控制器，控制該燃油泵穩(wěn)定可靠工作。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是實(shí)現(xiàn)汽車無刷電噴燃油泵良好的換相控制，并且在其運(yùn)行時(shí)進(jìn)行溫度、電流和電壓的實(shí)時(shí)保護(hù)，提出一種無位置傳感器直流無刷汽車電動(dòng)燃油泵控制
ο實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案為本實(shí)用新型汽車無刷電動(dòng)燃油泵控制器，它包括輸入模塊，微處理器中的MCU和輸出驅(qū)動(dòng)電路，所述輸入模塊其中包括電壓采集模塊，電流和反電動(dòng)勢(shì)采集模塊；所述的MCU使用C8051F330，內(nèi)部執(zhí)行電壓保護(hù)，電流保護(hù)，溫度采集和保護(hù)，反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)判斷，并含有看門狗；所述的驅(qū)動(dòng)電路模塊包括A，B, C相上下橋驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路，上橋使用P溝道MOS管A04407，下橋使用N溝道MOS管A04406。本實(shí)用新型汽車無刷電動(dòng)燃油泵控制器使用反電動(dòng)勢(shì)負(fù)過零點(diǎn)的方式進(jìn)行換相控制。具體原理為A，B，C三相繞組線圈的連接點(diǎn)設(shè)為中性點(diǎn)，當(dāng)不導(dǎo)通相(設(shè)為C相)的反電動(dòng)勢(shì)負(fù)過零點(diǎn)時(shí)，中性點(diǎn)的電壓為電源電壓的1/2。所述的直流無刷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁體構(gòu)成。[0009]所述汽車無刷電動(dòng)燃油泵控制器處理程序，該程序按如下功能編制MCU的初始化，打開定時(shí)器中斷，啟動(dòng)前的耐壓保護(hù)，啟動(dòng)狀態(tài)控制(開環(huán)拖動(dòng))，主循環(huán)清零看門狗。定時(shí)器中斷函數(shù)中完成計(jì)數(shù)加1，正常啟動(dòng)后根據(jù)計(jì)數(shù)值換算成的電角度判斷執(zhí)行的內(nèi)容，主要包括換相和測(cè)反電動(dòng)勢(shì)負(fù)過零點(diǎn)，并且針對(duì)不同的電角度進(jìn)行不同的保護(hù)(電壓保護(hù)，電流保護(hù)，溫度保護(hù))。采用上述技術(shù)方案的有益效果是1、本實(shí)用新型通過測(cè)量A，B，C三相電動(dòng)反電動(dòng)勢(shì)負(fù)過零點(diǎn)，可以準(zhǔn)確的控制三相的換相時(shí)機(jī)，進(jìn)行精確的控制；2、本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)高壓和低壓電壓保護(hù)，并且電壓測(cè)量時(shí)機(jī)避開了因續(xù)流導(dǎo)致的電壓尖峰，可實(shí)現(xiàn)保護(hù)的一致性；3、本實(shí)用新型使用C8051F330內(nèi)置的溫度傳感器，節(jié)省了外部電路空間，增強(qiáng)了集成性，同時(shí)減小了因?yàn)橛布娐匪鶐淼哪?shù)轉(zhuǎn)換誤差，實(shí)現(xiàn)了精確控制。4、本實(shí)用新型下橋MOS管采用低壓開啟的N溝道A04406，電阻受溫度影響較小， 發(fā)熱較小，使得電流保護(hù)更加精確，溫度較低。5、本實(shí)用新型中斷程序經(jīng)過優(yōu)化，控制在40us以內(nèi)。中斷周期為40us，使得計(jì)數(shù)值增加，換相控制和反電動(dòng)勢(shì)負(fù)過零點(diǎn)的測(cè)量更加精確。6、本實(shí)用新型保留了普通直流電機(jī)的良好調(diào)速性，無電刷磨損，可靠性高，運(yùn)行壽命延長(zhǎng)，不產(chǎn)生火花引起的電磁噪聲與干擾，降低了成本不需電壓力磁，效率較高，采用無霍爾形式，油泵可靠性高。

圖1為本實(shí)用新型無位置傳感器直流無刷汽車電動(dòng)燃油泵控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型無位置傳感器直流無刷汽車電動(dòng)燃油泵控制器處理程序流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型無位置傳感器直流無刷汽車電動(dòng)燃油泵控制器具體控制方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1給出了本實(shí)用新型無位置傳感器直流無刷汽車電動(dòng)燃油泵控制器的結(jié)構(gòu)框圖。本實(shí)用新型無位置傳感器直流無刷汽車電動(dòng)燃油泵控制器，它包括輸入模塊，MCU和驅(qū)動(dòng)電路，所述輸入模塊包括電壓采集模塊，電流和反電動(dòng)勢(shì)采集模塊；所述的MCU使用C8051F330，內(nèi)部執(zhí)行電壓保護(hù)，電流保護(hù)，溫度采集和保護(hù)，反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)判斷，并含有看門狗；所述的驅(qū)動(dòng)電路包括A，B, C相上下橋驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路，上橋使用P溝道MOS管A04407，下橋使用N溝道MOS管A04406。以A相反電動(dòng)勢(shì)采集為例，具體實(shí)施方案為在電源和地之間連入兩個(gè)精密電阻得到電源分壓，在A相下橋MOS管A04406旁邊并聯(lián)兩個(gè)相同阻值的精密電阻得到同比例的 A相下橋分壓。每進(jìn)入一次中斷，都將A相下橋分壓與電源分壓后的一半作比較，如果A相下橋分壓所得電壓小于電源分壓后的一半，則為檢測(cè)得到了 A相的負(fù)過零點(diǎn)，此時(shí)計(jì)算得出30°，60°，90°電角度所對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值，并且將計(jì)數(shù)值清零。再過30°電角度，就是該相換相點(diǎn)；經(jīng)過60°電角度，此時(shí)由于沒有任何相在換相，因此系統(tǒng)電壓不受續(xù)流尖峰的影響，因而進(jìn)行系統(tǒng)電壓采集，并且進(jìn)行電壓保護(hù)判斷；經(jīng)過30°和90°電角度，分別進(jìn)行相應(yīng)的換相。本控制器的保護(hù)可以分為三類，分別是①電流保護(hù)、②電壓保護(hù)、③溫度保護(hù)。以下為保護(hù)內(nèi)容和具體實(shí)施方案。①電流保護(hù)，電流保護(hù)上限值設(shè)為10A，主要是在電機(jī)堵轉(zhuǎn)或者電路短路時(shí)能夠迅速判斷并做出動(dòng)作，關(guān)斷控制信號(hào)輸出，保護(hù)控制器元器件和電機(jī)。以A相電流保護(hù)為例，具體實(shí)施方案為在A相下橋打開時(shí)，通過下橋MOS管A04406旁邊并聯(lián)的兩個(gè)精密電阻得到A相下橋分壓，比例計(jì)算得出A相下橋MOS管A04406所得的分壓，根據(jù)A04406的電阻計(jì)算可得其上流經(jīng)的電流，即為系統(tǒng)電流；②電壓保護(hù)，通過電源和地之間的精密電阻分壓，比例計(jì)算可得系統(tǒng)電壓，如果超出允許范圍，則關(guān)斷信號(hào)輸出，防止元器件受到損害；③溫度保護(hù)，使用C8051F330內(nèi)置的溫度傳感器，進(jìn)行內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換，在過溫時(shí)關(guān)斷信號(hào)輸出，防止元器件受到損害。為了節(jié)省中斷的時(shí)間，在不同的電角度時(shí)進(jìn)行不同的保護(hù)內(nèi)容。由于堵轉(zhuǎn)或者電機(jī)的某兩相短路時(shí)，另一相沒有電流流經(jīng)但控制器和電機(jī)同樣會(huì)有燒毀的可能性，因此電流必須要做實(shí)時(shí)保護(hù)。因此除去換相點(diǎn)外，每一次進(jìn)入中斷都要進(jìn)行電流檢測(cè)與保護(hù)。電壓保護(hù)和溫度保護(hù)的敏感度不如電流高，電機(jī)每轉(zhuǎn)一周，進(jìn)行一次保護(hù)，這樣可以大大的縮短中斷的時(shí)間，使得計(jì)數(shù)值增多，換相更加準(zhǔn)確。
權(quán)利要求1.一種無位置傳感器直流無刷汽車電動(dòng)燃油泵控制器，其特征是它包括微處理器、 電源模塊、輸入模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和無刷直流電機(jī)，微處理器中的MCU采用C8051F330，輸入模塊中包括電壓采集模塊、電流及反電動(dòng)勢(shì)采集模塊；驅(qū)動(dòng)模塊包括A、B、C相上下橋驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路，分別對(duì)應(yīng)與無刷直流電機(jī)A、B、C三相線圈連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無位置傳感器直流無刷汽車電動(dòng)燃油泵控制器，其特征是 采用微處理器中的MCU，它的內(nèi)部有執(zhí)行電壓保護(hù)、電流保護(hù)、反電動(dòng)勢(shì)過零點(diǎn)判斷電路，并含有看門狗和內(nèi)置溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無位置傳感器直流無刷汽車電動(dòng)燃油泵控制器，其特征是 通過所設(shè)置的電壓采集模塊，采集系統(tǒng)的供電電壓，實(shí)現(xiàn)電壓保護(hù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無位置傳感器直流無刷汽車電動(dòng)燃油泵控制器，其特征是 所述的驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)電路包括A、B、C相上、下橋驅(qū)動(dòng)控制電路，上橋采用P溝道MOS管 A04407,下橋采用N溝道MOS管A04406，它的下橋驅(qū)動(dòng)器件開啟時(shí)的內(nèi)阻檢測(cè)電流大小，實(shí)現(xiàn)電流保護(hù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無位置傳感器直流無刷汽車電動(dòng)燃油泵控制器，其特征是 所述的下橋MOS管采用低壓開啟的N溝道A04406，旁邊并聯(lián)兩個(gè)相同阻值的精密電阻，得到同比例的各相下橋分壓；在電源和地之間連入兩個(gè)精密電阻，得到電源分壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無位置傳感器直流無刷汽車電動(dòng)燃油泵控制器，其特征是 所述的無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁體構(gòu)成。
專利摘要一種無位置傳感器直流無刷汽車電動(dòng)燃油泵控制器。提供穩(wěn)定可靠的運(yùn)行控制，它包括微處理器、電源模塊、輸入模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和無刷直流電機(jī)；系統(tǒng)電壓采集模塊、電流及反電動(dòng)勢(shì)采集模塊；A、B、C三相驅(qū)動(dòng)模塊。通過測(cè)量A、B、C三相反電動(dòng)勢(shì)負(fù)過零點(diǎn)，計(jì)算三相的換相時(shí)機(jī)，進(jìn)行無位置傳感器直流無刷電動(dòng)燃油泵的換相控制，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的電壓保護(hù)、電流保護(hù)和溫度保護(hù)功能，保障系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02P6/18GK202026269SQ201120157259
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者于志遠(yuǎn), 王大方 申請(qǐng)人:遵義天義利威機(jī)電有限責(zé)任公司